Распространенные типы усовершенствованной керамики
Описание
Усовершенствованная керамика, также называемая инженерной керамикой, находит все большее применение в различных отраслях промышленности благодаря своим превосходным механическим свойствам, термической стабильности и химической стойкости по сравнению с традиционной керамикой. Ключевыми примерами передовой керамики являются глинозем (оксид алюминия), диоксид циркония (оксид циркония), нитрид бора и карбид бора. Каждый из этих материалов предлагает специализированные решения для сложных промышленных условий благодаря своим отличительным характеристикам.
Глинозем
Глинозем, химически известный как оксид алюминия (Al₂O₃), является одним из наиболее универсальных современных керамических материалов. Глиноземная керамика характеризуется высокой твердостью, отличной износостойкостью, превосходной электроизоляцией и термической стабильностью даже при высоких температурах. Обычно глиноземная керамика используется в электронике для изоляции подложек, в механических уплотнениях, биомедицинских имплантатах и режущих инструментах. Благодаря высокой диэлектрической прочности и механической прочности глинозем незаменим в полупроводниковой промышленности для изготовления подложек и изоляционных компонентов.
Цирконий
Цирконий (оксид циркония, ZrO₂) известен своей замечательной вязкостью и механической прочностью. Эта керамика известна своим свойством трансформационного упрочнения, что делает ее устойчивой к распространению трещин и ударным нагрузкам. Благодаря своей биосовместимости и отличным эстетическим свойствам циркониевая керамика широко используется в медицине, в частности в производстве зубных коронок и имплантатов. Кроме того, цирконий находит применение в высокопроизводительных подшипниках, режущих инструментах и износостойких компонентах в автомобильной и аэрокосмической промышленности.
Нитрид бора
Керамика изнитрида бора (BN ) уникальна благодаря сочетанию высокой теплопроводности и электроизоляции, часто сравниваемой с графитом, но обладающей более высокой электроизоляцией. Нитрид бора встречается в основном в двух формах: гексагональный нитрид бора (hBN) и кубический нитрид бора (cBN). Гексагональный нитрид бора, часто называемый "белым графитом", широко используется в качестве смазки и высокотемпературного изолятора. Кубический нитрид бора, уступающий по твердости только алмазу, используется в абразивных материалах, включая режущие инструменты и шлифовальные круги для обработки закаленных сталей и сплавов.
Карбид бора
Карбид бора (B₄C) входит в число самых твердых известных материалов, занимая место чуть ниже алмаза и кубического нитрида бора. Благодаря исключительной твердости, низкой плотности, высокой химической стойкости и способности поглощать нейтроны керамика из карбида бора находит критическое применение в оборонной промышленности в качестве легкой брони для транспортных средств и бронежилетов. Кроме того, свойства поглощения нейтронов делают ее идеальной для экранирования и стержней управления в ядерных реакторах. Карбид бора также широко используется в абразивной промышленности, например, при полировке и шлифовке.
Таблица данных о свойствах и использовании
|
Керамический материал |
Основные свойства |
Общие области применения |
|
Глинозем |
Высокая твердость, термическая стабильность, отличная электроизоляция |
Электронные подложки, механические уплотнения, биомедицинские имплантаты |
|
Высокая прочность, трещиностойкость, биосовместимость |
Зубные имплантаты, подшипники, режущие инструменты |
|
|
Нитрид бора |
Теплопроводность, Электроизоляция, Смазочные материалы |
Высокотемпературные изоляторы, Смазочные материалы, Абразивные материалы |
|
Чрезвычайная твердость, Низкая плотность, Поглощение нейтронов |
Броневое покрытие, ядерная защита, абразивные материалы |
В этой таблице приведены критические свойства и общие области применения каждой керамики, а также причиныстратегического выборакаждогоматериала для конкретных случаев использования. Для получения дополнительной информации, пожалуйста, обратитесь к Stanford Advanced Materials (SAM).
Часто задаваемые вопросы
Чем передовая керамика отличается от традиционной?
Передовая керамика отличается от традиционной керамики своими исключительными свойствами, такими как высокая прочность, термостойкость, электроизоляция и химическая стойкость, что позволяет использовать ее в специализированных промышленных областях.
Почему диоксид циркония предпочтительнее для зубных имплантатов?
Цирконий предпочтителен для зубных имплантатов благодаря своей биосовместимости, эстетичному внешнему виду, высокой прочности и устойчивости к растрескиванию, в точности имитируя естественные зубы.
Может ли алюмооксидная керамика проводить электричество?
Нет, алюмооксидная керамика обладает прекрасными электроизоляционными свойствами и широко используется в качестве электроизоляторов в электронных устройствах.
В чем преимущества нитрида бора перед графитом?
Нитрид бора, в отличие от графита, является электроизолятором и сохраняет высокую теплопроводность и смазывающую способность при повышенных температурах, что делает его идеальным для электронных устройств, требующих изоляции и теплоотвода.
Почему карбид бора используется для нанесения брони?
Чрезвычайная твердость карбида бора, его легкость и устойчивость к проникновению делают его очень эффективным в качестве защитного покрытия для индивидуальных бронежилетов и военной техники.
